新闻资讯

南京又传出惊世发现 人类起源于3次地球浩劫

生物究竟起于何时,人类究竟从何而来,这一问题一直困扰着中外的古生物专家。昨天,在南京召开的“寒武纪大爆发时期地球环境和生命过程”国际学术研讨会上,中德双方合作项目的中方首席专家、中国科学院地质古生物研究所朱茂炎研究员向记者介绍了双方合作3年来的惊世发现:人类的远祖有可能是在环境突变后,基因大爆发而产生的。

  从冰到火的突变诞生生命

  “生物在一种极端的环境变化中,从简单的微生物变得复杂,变成了目前各种动物的远祖。”朱茂炎研究员表示,中德专家经过研究发现,依据微量、稀土和同位素地球化学的研究都表明,在距今大约7.5亿至6.5亿年左右的晚元古代末期之后至寒武纪早期,地球发生了3次明显的地质异常事件。它们可能代表了之一时期全球性的古海洋和古气候曾经发生过异常的突变———从一个极度寒冷的环境变成了另一种极端炎热的环境,

  研究表明,大约在7.5亿至5.8亿年前,地球表面曾4次几乎全部被冰雪覆盖(该时期被称为雪球时期),就连集中在赤道附近的陆地,也都变成了冰天雪地。后来,由于大雨停止和火山不断喷发,大气中二氧化碳的浓度变高(比现在高350倍),产生了强烈的温室效应,使全球的冰雪开始逐渐融化。在极冷的冰期极端环境中,各种幸存下来的简单微生物被“封存”在了冰盖下,生存下来的这些生命力较强的生物虽极少进行基因交换,但是却都“憋足了一股劲”等待着“解冻”。随着环境发生突变,全球各地气温都达到较高的温度,最终就连地球两极的冰雪也全部融化。冰雪下的微生物,随即迅速爆发,各种基因进行迅速地相互交流、甚至发生了突变,从而诞生了各种各样的新生物,包括目前世界上各种植物、动物的远祖。

  许多研究学者认为,火山和热水(热泉)活动频繁的地区最适合这些动物远祖们爆发。这主要是因为现今所发现的古细菌,大多都生活在高温、缺氧、含硫和偏酸的环境中,这种环境与火山和热泉喷口附近的环境极其相似;火山和热泉喷口附近不仅温度非常高,而且又有大量的硫化物、甲烷、氢气和二氧化碳等,与地球形成时的早期环境相似;火山和热泉喷口附近的环境不仅可以为生命的出现以及其后的生命延续提供所需的能量和物质,而且还可以避免地外物体撞击地球时所造成的有害影响,因此火山和热水活动频繁地区是孕育动物远祖的理想场所。

  有关研究还表明,瓮安生物群之前的超大陆形成和裂解与“雪球事件”、裂谷岩浆活动与水岩反应、发生于寒武纪生物矿化事件之前的全球海平面下降事件、大气氧增加和二氧化碳的剧烈变化、以及相应的气候和海洋条件的改变等等,都有可能加速了微生物进化的进程,或改变了进化的轨迹。

  地球上曾经出现“第三者”

  简单微生物进化成目前各种动物的远祖,也走了不少“弯路”。研究表明,寒武纪大爆发到“小春虫”出现之间,地球上还出现了一种奇特的生物群,它们既不像我们今天所认识的动物,也不像我们所认识的植物,科学家根据发现地———澳大利亚阿得雷德省的埃迪卡拉,把它们称为埃迪卡拉生物群。这种奇特的生物群甚至没有任何的骨骼结构,只有柔软的肉体,类似于现在的真菌、蘑菇。朱茂炎表示,这种生物只是动物起源过程中的一个“小插曲”———生物们“自我”感觉认为,发展成“埃迪卡拉生物群”类的生物没有什么意义,所以就摈弃了这种不实用的形态,继而选择了其它的生命形式。“埃迪卡拉生物群”成为了生命演化发展多条路线中承先启后的一个“夭折”的种群。

  微生物进化为动物仍成谜

  正是这种承先启后的自然淘汰现象,有时候会使得一些大的生物种群发生衰竭,这种衰竭在地质史和古生物史上有明显的反映,地质史就此作为两个时代的分界。比如,三叶虫、四放珊瑚等大的种群灭绝时,人们把它作为古生代结束的标志。而中生代的结束就以恐龙、菊石的灭绝为标志。换句话说,以6500万年前中生代白垩纪地层为界,超过这个期限,恐龙等一大批生物就再也找不到了。而火山和热水活动频繁的华南地区,则出现了衍变后的生物体———澄江动物群、包括“小春虫”在内的瓮安动物群等,适者最终生存了下来。

  专家们表示,未来如果出现新的冰期,发生与之前类似的环境突变,可能会产生新的物种。不过根据研究,这种情况要等到百万年之后。

  虽然昨天中德合作组的科学成果为动物的起源提供了一种良好的解释,但是其真正发生机制和过程仍有待进一步研究。中国科学院南京地质古生物研究所的陈均远研究员等专家20年磨一剑,通过对“澄江动物群化石”的发现和研究,在世界上首次揭示了“寒武纪大爆发”的整体轮廓,证实几乎所有的动物祖先———不管是人类、大象还是老虎……早在距今大约5.3亿年的寒武纪,就曾经站在同一“起跑线”上。这一可靠的事实也将目前生物多样性的框架追溯到了寒武纪早期。6月3日,陈均远又向世人展示了在“瓮安动物群”中发现的全世界最古老的两侧对称动物———“小春虫”的化石,这也将最古老两侧对称动物的历史又向前推进了4000万年(距今大约5.8亿年)。除了“澄江动物群”、“瓮安动物群”之外,华南地区还发现了“庙河生物群”、“高山生物群”、“高家山生物群”和“小壳动物群”等前寒武纪和寒武纪转换时期的遗迹化石群或实体。

  不过科学家们用放射性同位素的方法测定,我们居住的行星大约形成于46亿年前,在距今大约38亿至35亿年左右,这颗毫无生气的天体开始接纳与岩石和水迥然不同的某些东西,氮和碳分子进化为DNA。数百万年之后,原始的单细胞体诞生了,后来慢慢又出现了越来越复杂的水生生物,它们最终登陆陆地,从此各种生物在地球上大规模地繁衍并蔓延开来。动物就是在地球上生命经过30亿年演化之后,才出现的最复杂、高级的生命形式。那么,地球上目前大约存在的数十万种不同种类的动物,是否都发端于“小春虫”呢?“小春虫”之前有没有更为简单的生命形态呢?最简单的微生物又是怎么进化成动物的?追根溯源,动物起源的发生机制和过程仍被列为目前全球自然科学十大谜题之一。

  动物起源之谜明年望终解

  为了解开以上的这些科学难题,研究古生物学的陈均远、朱茂炎等许多中外科学专家们从地球化学、古生物学、生命科学等不同的角度开始了一次又一次的科学研究与探索。然而研究的事实表明,单一的某一学科的研究永远无法得出一个科学的、合理的结论,相关的研究一定要通过多学科的交叉合作和国际合作才能完成。

  鉴于华南地区古生物遗存保留超出了全球任何其它地区,由中国国家自然科学基金会和德国科学研究基金会支持的中德双方合作项目“华南地区寒武纪大爆发时期的环境和生命过程的综合研究”自2001年8月起正式实施。据悉,这也是中德目前开展的最大规模的生命科学项目。中德双方地球化学、古生物学、沉积学、古地磁学、构造、地理物理、生命科学等多个学科研究组的60余位专家,3年多来10多次在我国华南地区开展了联合野外工作,中方成员也有20多人赴德国开展了实验和合作研究,双方还多次就课题召开研讨会。不同背景的项目组相互之间,在课题所面临的科学目标和科学问题方面的共识也越来越多,课题之间交叉和合作也使得项目发展态势喜人,期间产生了一批高水平的研究成果。目前,30多篇相关的国际性论文已经完成和发表,2部论文专辑在国际性学术刊物发表或即将出版。一些成果已经受到了国际科学界的广泛关注。

  中科院南京地质古生物研究所办公室主任王海峰昨日还向记者透露,明年年内,中德双方合作项目组有望拿出最终的研究成果。生命的寒武纪大爆发之谜、甚至是动物的起源之谜届时都将有可能被最终破解。

  人类和其他动物到底是从何而来?这是自然科学十大谜题之一。昨天在南京国际会议中心,中德早期生命课题组的专家公布了一项最新重大研究,大约在5-6亿年前,地球上发生了3次史上最大规模的异常事件。这可能导致了原始低级生命基因的突变、重组,继而大规模的动物及人类的“祖先”才迅速繁殖起来。

  生命大爆发留下大堆问号

  中国科学院南京古生物研究所的朱茂炎研究员是“寒武纪大爆发时期地区环境和生命过程”的首席科学家。他为记者描述了一幅多姿多采的图画:大约7.5-6.5亿年前,地球上白雪皑皑,平均温度在零下30摄氏度以下。这就是地球史上著名的“大冰期”。大量如微生物之类的原始生命,被冰封在地下,无法实现生命的进一步突破。奇怪的是,到了5.8亿年前的“寒武纪”,动物生命毫无征兆的繁荣起来,一派生机勃勃的情景,三叶虫、小春虫等等动物都大量出现了。动物品种的丰富让专家咋舌,于是科学家把这个时代定为“寒武纪大爆发”。但是,冰川是如何过度到生命突然繁荣的时代呢?历史留下了一大堆的问号。

  3次“浩劫”空前绝后

  朱茂炎介绍,经过研究确认,在6.3亿年前、5.5亿年前、5.4亿年前地球上肯定发生了3次明显的异常事件,其规模、强度是空前绝后的。朱茂炎描述,变化过程极其惊心动魄,南极北极磁极倒转、地球大陆板块裂解、火山呼啸喷发,冰川开始溶解,滚烫的熔浆与冰碰撞后发生巨大的声音,地球气温开始急速升高,全球海平面下降。类似磁极倒转这样的事件如果发生在现在,可以说是人类灭顶之灾。但在那时,确使冰封许久的原始生命一下爆发,冰火的激情碰撞容易激发新的生命基因。虽然上面的这幅场景还有待进一步研究确认,但是在华南地区,已经有研究表明那个时期火山和热水活动非常频繁。动物生命很可能起源于火山和热水附近。

  “生命怪胎”记录进化失败

  前不久,中科院古生物所的陈均远教授发现了“贵州小春虫”。小春虫生活在寒武纪大爆发时代,是目前发现的最早的动物。从3次异常事件到小春虫,生命的进化果真“一帆风顺”的吗?专家说,它们也经历了“失败”。目前,科学家们在南非和澳大利亚找到了“埃迪卡拉”生物群,有的化石长达几米。这些生物生活在“小春虫”之前,但从化石上分析,它们没有植物的器官,也没有动物特征,象棵“树木”一样挺立,存在生命的迹象。专家推测,这可能异常事件之后,生命进化的一次“失败尝试”。

  人类身世之谜有望解开

  朱茂炎坦承,现在动物生命起源之谜还只是个初步发现,除三次异常事件能肯定外,很多事情还有没有完全研究透彻,比如动物的共同祖先到底是谁?可能是“小家伙”,结构比较简单,但究竟是个什么东西还得研究。目前,整个课题组已经吸纳了德国、法国等40多位中外科学家,他们将分别从古生物、地球化学、地球构造不同角度入手,相信不久可以逐步解开生命起源之谜。

  《后天》可能再次降临

  地球的年龄已经46亿年了,在人及动物出现之前,是否还会有高智商的生物出现,继而又被异常事件毁灭?朱教授称,绝对不可能,生命的进化漫漫长路,不可能一蹴而就。有证据表明,35-38亿年地球上还只有一些单细胞生物,并没有高智商的生物。地球已经经历了数次异常事件,其过程与电影《后天》中的描述有很大的相似之处。那么未来人类会不会遭遇异常事件?专家说,从现在看还是完全有可能的。不过,寒武纪后尽管也发生了几次异常事件,但是威力已呈下降趋势。

友荐云推荐
友荐云推荐